Способ переработки металлургических шлаков

 

Применение: для утилизации и получения сырье из металлургических шлаков в строительной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ переработки металлургических шлаков включающий образование конгломератов шлака его распадом и слеживанием, разрушение конгломератов в стержневом смесителе до размеров распавшихся исходных частиц шлака, просеивание разрушенного продукта с выделением крупных металлических частиц и магнитную сепарацию оставшегося продукта.

Изобретение относится к области металлургии. Оно может быть использовано в промышленности строительных материалов при получении сырья из остывших слежавшихся и смерзшихся шлаков, прошедших стадию самораспада.

Металлургические шлаки, прошедшие стадию самораспада, в частности электросталеплавильные шлаки, непригодны для дальнейшей утилизации без дополнительной обработки по ряду причин. Во-первых, в них содержатся металлические включения. Во-вторых, распавшиеся шлаки могут содержать влагу в связи с естественным увлажнением их в отвалах от атмосферных осадков, а также в связи с используемым в ряде производств водяным способом охлаждения в шлаковых ямах. В этом случае переработка шлаков и мельницах затруднена из-за налипания массы на мелющие тела. Кроме того, для ряда сталеплавильных производств характерно наличие в массе распавшегося шлака нераспадающихся включений.

Известен способ переработки распавшихся шлаков с помощью пневмоклассификаторов: шлак подается в классификатор перпендикулярно газовому потоку, легкие частицы выносятся в циклоны и фильтры, тяжелые падают в расположенные снизу пневмоклассификатора бункера. Недостатком этого способа является его пригодность только для практически сухого шлака, в то время как сталеплавильные шлаки после их транспортировки из шлаковой ямы могут содержать до 20% влаги, так что для реализации этой технологии шлаки необходимо предварительно сушить, а в зимнее время еще и размораживать [1] Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип, является способ переработки шлаков с помощью дробилок и мельниц [2] Способ предусматривает последовательное использование нескольких дробилок блок с разной величиной зазора в дробящих органах. Для распавшихся сталеплавильных шлаков применение механизмов типа дробилки неэффективно, поскольку нет необходимости воздействовать на дробимый материал мощными ударами. Прочность слежавшихся и даже смерзшихся конгломератов распавшегося шлака незначительна, усилия для отделения его частиц от металлических и нераспадающихся включений невелики. Переработка в мельницах предусматривает использование либо сухого сырья, либо увлажнения до консистенции шлама, что предопределяет соответственно или предварительную сушку шлака, или удаление влаги из шлама после помола.

Задачей изобретения является получение сырья из распавшегося слежавшегося шлака при минимальном расходе энергии с применением минимального перечня используемого оборудования.

Сущность изобретения заключается в том, что в смесителе стержневого типа отделяют крупные металлические включения от конгломератов шлака и диспергируют конгломераты шлака до размеров распавшихся исходных частиц, которые затем после выгрузки из стержневого смесителя подвергают магнитной сепарации.

Сопоставительный анализ заявленного способа с прототипом показывает, что он отличается тем, что переработку распавшегося слежавшегося шлака осуществляют в смесителе стержневого типа, отделяя в нем металлические включения от шлака и одновременно в том же стержневом смесителе, диспергируя конгломераты шлака до размеров распавшихся исходных частиц, продукт переработки после стержневого смесителя подвергают магнитной сепарации. Эти отличия позволяют сделать вывод о наличии новизны в предложенном способе.

Сравнение заявленного способа с другими аналогами показывает, что он позволяет существенно сократить количество применяемых агрегатов и уменьшить энергоемкость переработки шлака. Таким образом, изобретение превышает известный уровень техники.

Способ осуществляется в следующем порядке: слипшийся в конгломераты распавшийся шлак с включениями загружают в стержневой смеситель. Благодаря особенностям конструкции стержневого смесителя в нем можно диспергировать влажный материал без налипания его мелких фракций на мелющие тела, поэтому во время работы смесителя происходит отделение распавшихся частиц шлака от кусков металлических и прочих включений и одновременное разделение самих частиц шлака путем разрушения конгломератов.

Режим работы смесителя при осуществлении данного способа зависит от многих факторов и, в первую очередь, от состояния слежавщегося шлака: его влажности, степени смерзания, физико-механических характеристик шлака, поэтому загрузка смесителя, угол его наклона, скорость вращения, диаметр и количество стержней подбираются в каждом конкретном случае для каждого производства самостоятельно.

Продукт переработки в стержневом смесителе подвергают рассеву. Отсеянные крупные включения в виде металла вместе с мелкими его частицами, выделенными из просеянного материала с помощью магнитного сепаратора, направляют на переплавку. Сита с ячейками заданных размеров могут быть установлены на разгрузочных отверстиях стержневого смесителя, тогда удаление крупных включений производится периодически на холостом ходу смесителя при снятии сит. Возможно установление сит ниже, на пути движения из смесителя материала под углом к нему. В этом варианте металлические включения задерживаются на сите и, благодаря его наклону и вибрации, собираются в специальную емкость.

Полученный указанным способом распавшийся шлак может найти применение в качестве компонента с большим содержанием СаО в металлургическом производстве, в производстве цемента, в качестве дисперсного наполнителя при производстве строительных работ, в промышленности строительных материалов и изделий, в производстве изделий из фаянса и т.п.

В том случае, когда в металлургическом производстве сливаются в одну чашу шлаки разных периодов плавки, отличающиеся друг от друга по составу, в результате переработки по описанной схеме такого отхода, на ситах остаются куски нераспадающегося шлака, которые целесообразно дробить и фракционировать для дальнейшего использования в стройматериалах. В зависимости от номенклатуры изготавливаемых изделий применяют смесь заданного фракционного состава. Например, для изделий, изготавливаемых методом литья, применяют только распавшийся шлак, для прессованного кирпича шлак фракций 0-5 мм (в том числе распавшийся), для фундаментных блоков, перекрытий и несущих конструкций, формуемых из тяжелого бетона, используют смесь фракций 0-5 (в том числе распавшийся шлак), 10-20, 20-40 мм в рекомендуемых для такого бетона соотношениях.

Применение предложенного способа позволяет без энергозатрат на сушку производить в одном агрегате стержневом смесителе операции по разделению кусков металла, распавшегося и нераспадающегося шлака и одновременно диспеpгировать шлак до размеров исходных распавшихся частиц, исключив его налипание на элементы смесителя.

Формула изобретения

Способ переработки металлургических шлаков, включающий разрушение конгломератов шлака, последующее просеивание разрушенного продукта с выделением крупных металлических частиц и магнитную сепарацию оставшегося продукта, отличающийся тем, что конгломераты шлака образуют его распадом и слеживанием, а разрушение конгломератов осуществляют в стержневом смесителе до размеров распавшихся исходных частиц шлака.